脑机接口有什么用,会成为技术风口吗?

作者:Yu 来源:原创 2022-10-26

  人类用大脑控制设备的想法已经持续了数十年。然而,直到最近几年,脑机接口才开始显示出实际的潜力。

  “一位下身瘫痪的退役士兵,意外加入科学实验,通过头戴设备,用意念操控人造的混血生物,代替他完成各种行动。”这是2009年上映的科幻电影《阿凡达》为我们描绘的场景,而这种看似天马行空的桥段,正从银幕走向现实,实现这种现象的技术便是脑机接口。

  在介绍脑机接口之前,我们有必要先了解一下人类大脑。

  大脑,是人类体内结构和功能最复杂的组织,同时也是精巧和完善的信息处理系统。其中,大脑皮层作为控制和调节躯体运动的最高级中枢,分为精神功能区、视觉区、听觉区、机体感觉区、语言区等五个功能区域,主导机体内一切活动过程,并调节机体与周围环境的平衡。也就是说,不同类型的脑机接口需要获取不同功能区域的大脑皮质层发出的信号。

  什么是脑机接口?

  脑机接口的实现方式就是通过信号采集设备从大脑皮层采集脑电信号、读取至计算机、分析和提取其中携带的特征信息,然后对信号进行预处理,提取特征信号,再利用这些特征进行模式识别,最后转化为控制外部设备的具体指令,实现对外部设备的控制。

  实际上,脑机接口这一概念早在1973年就已经提出,但由于当时技术的限制,彼时的脑机接口更多地还是处于科学幻想阶段。近几年,随着人工智能、大数据、神经生物学、传感器等技术的进步,脑机接口迎来新突破,开始进入快速发展的阶段。

脑机接口有什么用,会成为技术风口吗?

  目前,脑机接口的落地场景主要在医疗、娱乐、教育等领域,具体来看:

  在医疗领域,用于运动控制的脑机接口系统记录与思维、感知和运动意图相关的神经活动,将脑信号解码为用于输出设备的命令,并通过输出设备执行用户的预期动作。用于感觉增强的脑机接口系统将环境刺激转换为中枢神经系统可解释的神经信号。

  这两种类型的系统都有可能通过促进用户与环境的交互来减少残疾。脑机接口技术被用于康复环境中,既可作为神经假体来替代失去的功能,也可作为旨在加速神经恢复的潜在可塑性增强治疗工具。受益于运动和体感脑机接口系统的人群包括脊髓损伤、运动神经元疾病、肢体截肢和中风患者。

  在娱乐领域,当脑机接口技术发展成熟后,使用者将无需佩戴任何AR或VR等体外成像设备,而是在脑部植入一颗芯片,通过模拟神经信号接入虚拟世界,就可以获得逼真的体验。此外,有投资机构预测,脑机接口或将成为下一代人机交互技术脑机接口,也将成为元宇宙的终极接入方式。

  在教育领域,脑机接口将有助于缓解师资紧缺的问题,可以使学生的认知能力得到延伸,增强学习体验感。同时,脑机接口可以通过测量脑信号、控制脑信号,提高学生的学习能力,增强学生的自我管理等。

  科技巨头加速抢滩

  广阔的商业化前景引起了科技巨头的关注,比较有代表性的就是埃隆·马斯克创立的Neuralink,该公司成立于2016年,主要从事研发计算机与人脑融合技术,向人脑植入也许未来能够上传下载思想的微型电极。

  近年来,Neuralink发布多项研究成果引发人们广泛关注,最近的一次进展是在2021年4月,Neuralink对外发布了一段三分多时长的视频,视频中,一只大脑被植入了芯片的猴子,用其大脑控制光标在屏幕上移动,通过意念玩电子乒乓球游戏,这一演示视频呈现出了Neuralink的阶段性成果。同年12月,马斯克表示,希望2022年能在人类身上使用Neuralink的脑机接口装置。

  当然,除了Neuralink之外,还有许多科技企业也进入到脑机接口赛道:成立于2015的Paradromics的公司,致力于让患有失明、耳聋和瘫痪的患者通过脑机接口技术与外界重新获得沟通和联系。成立于2017年的Synchron公司致力于微创神经接口技术开发,该公司在2022年5月宣布,开始进行名为“COMMAND”研究的首次人体临床试验……

脑机接口有什么用,会成为技术风口吗?

  我们认为,脑机接口是一个具有重大科学意义和广阔应用场景的技术。虽然目前脑机接口产业处于商业探索阶段,但随着加入者的不断增多,必将推动该产业蓬勃发展。

  不过需要指出的是,科学的发展总归是把双刃剑,脑机接口在造福于民的同时,也面临着安全、伦理等重要挑战,脑机接口可能导致身体排异反应、感染,以及对脑信号理解错误等问题。与此同时,脑机接口能够读取大脑信息,这就可能带来信息泄露、恶意操控等风险。

  因此,我们在对脑机接口报以掌声的同时,也要保持谨慎,确立脑机接口的适用禁区,推动脑机接口的合理发展。

  写在最后:

  根据《脑机接口标准化白皮书2021》数据显示,2019年,全球脑机接口市场规模达12亿美元,预计到2027年市场规模达36亿美元,年复合增长率约为14.7%。

  当前,脑机接口正处在高速发展时期。可以预见的是,随着科技持续进步,脑机接口必将应用于更多领域,产生巨大的经济和社会效益。

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